安徽廬樅盆地黃屯地區(qū)巖漿侵入活動時限及元素地球化學(xué)特征

張靖怡，張 舒,3* ，張贊贊，蔡曉兵，岳運華，魏國輝

(1. 安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001； 2. 安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所，安徽 合肥 230001；3. 合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

0 引 言

廬樅(廬江—樅陽)礦集區(qū)是長江中下游銅鐵多金屬成礦帶內(nèi)重要的礦集區(qū)之一，也是中國地質(zhì)調(diào)查局首批設(shè)立的整裝勘查區(qū)[1-2]。玢巖型鐵硫礦床及斑巖型銅礦床是區(qū)內(nèi)優(yōu)勢礦種[3-7]，累計探明鐵礦石資源量超過6.69×108t(平均品位為30%～40%)、銅金屬量超過1.27×106t。近年來，隨著區(qū)內(nèi)綜合研究的深入及找礦投入的不斷加大，礦集區(qū)北部的黃屯地區(qū)于已知岳山鉛鋅銀礦床(中型)外圍相繼發(fā)現(xiàn)中型鉛鋅礦床3處(西灣、朱崗、銅盤山)和中型銅金礦床1處(黃屯)，指示本區(qū)鉛鋅銅金礦優(yōu)良的找礦前景，拓寬了礦集區(qū)的找礦方向。

黃屯地區(qū)位于廬樅火山巖盆地北緣，構(gòu)造特征復(fù)雜，巖漿侵入活動強烈，礦化與淺成侵入體有著密切的空間與成因聯(lián)系。其中，岳山二長斑巖控制了岳山鉛鋅銀礦床的產(chǎn)出[8];黃屯閃長玢巖控制了朱崗、銅盤山鉛鋅礦床的產(chǎn)出[9-10];而黃屯銅金礦床、西灣鉛鋅礦床雖未與侵入巖直接接觸，但礦區(qū)周邊的巖漿活動可能為成礦提供了流體及驅(qū)動力[11-12]。因此，深入了解黃屯地區(qū)巖漿侵入活動特征，對于認(rèn)識研究區(qū)多金屬礦床成因及指導(dǎo)未來找礦工作有著重要意義。不僅如此，廬樅盆地作為長江中下游地區(qū)火山巖盆地的代表，早白堊世發(fā)育一套富堿火山巖及閃長質(zhì)-二長質(zhì)-正長質(zhì)侵入體[13-18]。前人研究工作已明確火山巖與侵入巖同屬于橄欖玄粗質(zhì)巖系，并對巖漿源區(qū)、火山巖的演化過程開展了大量研究工作[19-26]，但對于閃長質(zhì)、二長質(zhì)、正長質(zhì)侵入體之間的演化機制還缺乏系統(tǒng)的研究。黃屯地區(qū)集中發(fā)育有黃屯閃長玢巖、岳山二長斑巖及焦沖正長巖，3個巖體相互接觸，顯示出三者之間緊密的成因聯(lián)系，是研究侵入巖巖漿演化過程的天然實例。

本文應(yīng)用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年方法，分別對安徽廬樅盆地黃屯地區(qū)岳山二長斑巖及鉆孔揭露的深部正長巖進行了精確定年，并結(jié)合前人的年齡數(shù)據(jù)對本區(qū)的巖漿活動時限進行了限定;同時開展了區(qū)內(nèi)侵入巖全巖主量、微量元素及Sr-Nd同位素研究，探討了巖漿起源及演化過程，為揭示廬樅盆地巖漿演化機制及黃屯地區(qū)多金屬礦床成因提供資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

圖件引自文獻[27]、[28]，有所修改圖1 安徽廬樅礦集區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological Sketch Map of Luzong Ore District in Anhui

廬樅礦集區(qū)地處安徽省廬江縣和樅陽縣之間，大地構(gòu)造位置位于揚子板塊北緣，西臨郯廬斷裂帶(圖1)。礦集區(qū)主體為廬樅火山巖盆地，是一NE向不對稱的耳狀斷陷盆地，四周由傾向內(nèi)側(cè)的邊界深大斷裂所圍限[24,27]。盆地基底為中三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)陸相碎屑巖，其與上覆的下白堊統(tǒng)火山巖呈角度不整合接觸。盆地內(nèi)火山巖呈同心環(huán)狀分布，由老到新依次為下白堊統(tǒng)龍門院組(K1l)、磚橋組(K1z)、雙廟組(K1s)及浮山組(K1f)。伴隨火山活動，盆地內(nèi)還發(fā)育有大量的侵入巖，主要包括閃長巖、二長巖及正長巖[14,28]。盆地內(nèi)部的礦床類型以玢巖型鐵硫礦床為主，與磚橋旋回末期的閃長玢巖有成因聯(lián)系，礦床主要分布于盆地西北緣與北緣，受基底斷裂控制[6,14,24,29-30];盆地中部及西南部發(fā)育有脈狀銅金礦床，主要產(chǎn)出于磚橋組火山巖中，受淺表斷裂控制[31-32];盆地北部的黃屯地區(qū)則產(chǎn)出有熱液型鉛鋅銀礦床及斑巖型銅金礦床[8-12]。

圖2 黃屯地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological Sketch Map of Huangtun Area

黃屯地區(qū)位于廬樅火山巖盆地北緣(圖1)黃屯—夏窯裂隙式火山噴發(fā)帶內(nèi)[8];NE向樅陽—黃屯基底斷裂通過本區(qū)，控制了區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架及巖漿活動[27]。區(qū)內(nèi)北側(cè)出露有盆地的基底地層，包括中三疊統(tǒng)周沖村組、上三疊統(tǒng)范家塘組(T3f)、中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J2l)，巖性以陸相碎屑巖及碳酸鹽巖為主?；椎貙涌傮w呈一單斜構(gòu)造，走向NE，傾向SE?；椎貙又希嵌炔徽细采w有下白堊統(tǒng)龍門院組及磚橋組，巖性分別以角閃粗安巖及輝石粗安巖為主。區(qū)內(nèi)侵入巖主要有黃屯閃長玢巖、岳山二長斑巖及焦沖正長巖(圖2)。黃屯閃長玢巖出露于黃屯地區(qū)西南部，與龍門院組、磚橋組火山巖呈侵入接觸關(guān)系，鉆孔中亦可見龍門院組火山巖呈捕擄體產(chǎn)出于閃長玢巖內(nèi)部(圖3)，說明黃屯閃長玢巖的形成晚于龍門院組火山巖。岳山二長斑巖分布于黃屯地區(qū)東北部，與基底地層呈侵入接觸關(guān)系;地表及鉆孔中岳山二長斑巖與黃屯閃長玢巖的界限不明確，無法判斷兩者形成的先后次序。焦沖正長巖出露面積較大，主要分布于黃屯地區(qū)西部，鉆孔及地球物理資料顯示其向東側(cè)深部隱伏(圖3);地表及鉆孔中可觀察到焦沖正長巖與黃屯閃長玢巖、岳山二長斑巖的侵入接觸關(guān)系，指示焦沖正長巖形成最晚。

圖3 黃屯地區(qū)地質(zhì)剖面Fig.3 Geological Sections of Huangtun Area

黃屯閃長玢巖新鮮巖石呈深灰色，具斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造[圖4(a)],主要由斜長石(體積分?jǐn)?shù)約為80%)、角閃石(約10%)、輝石(約5%)及少量黑云母組成，副礦物為磷灰石及榍石等。斑晶主要為斜長石、角閃石[圖4(b)]，偶見輝石，斑晶體積分?jǐn)?shù)為35%～40%。斜長石斑晶呈半自形板柱狀，粒度約1 mm×2 mm;角閃石斑晶呈柱狀，粒度約1.0 mm×2.5 mm;輝石斑晶多為短柱狀，粒度約0.5 mm×1.0 mm。基質(zhì)為微晶至隱晶質(zhì)斜長石及角閃石，局部可見微晶交織結(jié)構(gòu)。巖石整體發(fā)育有不均勻的碳酸鹽化、絹云母化蝕變，可見微細(xì)碳酸巖脈沿裂隙充填[圖4(a)、(b)]。

岳山二長斑巖新鮮巖石呈灰白色，具似斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造[圖4(c)],主要由斜長石(體積分?jǐn)?shù)約為55%)、鉀長石(約40%)、角閃石(約5%)組成，另含少量輝石及黑云母[圖4(d)]。斑晶主要為斜長石，另有少量鉀長石及角閃石，斑晶體積分?jǐn)?shù)為30%～40%[圖4(e)]。斜長石斑晶呈半自形板柱狀，粒度為0.5 mm×1.0 mm～1.0 mm×2.0 mm;角閃石斑晶呈柱狀，粒度約0.4 mm×1.5 mm?；|(zhì)主要為微晶鉀長石、斜長石及少量角閃石。巖石整體發(fā)育弱的絹云母化蝕變。

地表出露的焦沖正長巖與鉆孔深部揭露的隱伏部分(圖3)具有較為一致的巖相學(xué)特征[圖4(f)]。巖石呈肉紅色，具半自形粒狀結(jié)構(gòu)[圖4(h)]，局部具似斑狀結(jié)構(gòu)[圖4(g)]、塊狀構(gòu)造。巖石主要由鉀長石(體積分?jǐn)?shù)約為75%)組成，斜長石(約15%)、石英(約5%)次之，另含少量輝石及黑云母[圖4(i)]。副礦物包括榍石、磷灰石、獨居石和鋯石等。鉀長石多呈他形粒狀，粒徑為2～3 mm;斜長石呈半自形板狀，粒度約為2 mm×3 mm;石英呈他形填隙產(chǎn)出。巖石發(fā)育不均勻的高嶺石化及絹云母化，可見長石表面因蝕變而混濁[圖4(g)～(i)]。

Kf為鉀長石;Pl為斜長石;Qtz為石英;Am為角閃石;Bt為黑云母圖4 侵入巖手標(biāo)本照片及顯微照片F(xiàn)ig.4 Hand Specimen Photos and Micrographs of Intrusive Rocks

2 樣品采集及分析方法

2.1 樣品采集

岳山二長斑巖年代學(xué)樣品YS-5采自安徽廬樅盆地黃屯地區(qū)地表(圖2)，隱伏的焦沖正長巖樣品ZK0504-3取自朱崗鉛鋅礦區(qū)鉆孔ZK0504深部(圖3)。

黃屯閃長玢巖的巖石地球化學(xué)分析樣品分別采自黃屯地區(qū)地表(樣品C1)及朱崗鉛鋅礦區(qū)鉆孔深部(樣品ZK0501-1、ZK0504-1、ZK0502-04)；岳山二長斑巖的巖石地球化學(xué)分析樣品采自黃屯地區(qū)地表(樣品YS-1、YS-2、YS-3)；焦沖正長巖巖石地球化學(xué)分析樣品分別采自黃屯地區(qū)地表(樣品JC-01、JC-02、JC-03)及朱崗鉛鋅礦區(qū)鉆孔深部(樣品ZK0504-3、ZK0704-10)(圖2、3)。

2.2 鋯石U-Pb定年

用于定年的鋯石樣品分選在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。經(jīng)過破碎、淘洗、重選、磁選等流程，在雙目鏡下挑選出晶形、透明度、色澤較好的鋯石顆粒，粘貼于環(huán)氧樹脂之上，打磨拋光。鋯石靶的陰極發(fā)光圖像及透反射照片采集在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成。

樣品的年齡測試在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心實驗測試室完成。測試儀器為Neptune多接收杯電感耦合等離子質(zhì)譜(MC-ICP-MS)儀及配套193 nm激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕斑束直徑為35 μm，能量密度為13～14 J·cm-2，頻率為8～10 Hz，樣品剝蝕物質(zhì)以氦氣為載氣送入MC-ICP-MS儀進行分析，儀器配置和實驗流程詳見文獻[33]。數(shù)據(jù)處理及作圖分別采用ICPMSDataCal程序[34]和Isoplot程序[35]，采用208Pb進行普通鉛校正，利用NIST612作為外標(biāo)計算鋯石樣品的Pb、U、Th含量。

2.3 主量、微量及稀土元素分析

全巖主量、微量及稀土元素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成。新鮮的巖石樣品粉碎至200目以下。主量元素分析在Philips PW2404 XRF儀上完成，相對誤差小于5%。稀土及微量元素分析采用德國Finnigan MAT公司制造的HR-ICP-MS儀;元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)大于10×10-6時，分析誤差低于5%;含量小于10×10-6時，分析誤差低于10%。

2.4 Sr-Nd同位素分析

Sr-Nd同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心采用Isoprobe-T熱電離固體同位素質(zhì)譜儀完成。Sr同位素質(zhì)量分餾采用86Sr/88Sr值(0.119 4)進行校正;國際標(biāo)樣NBS987測量結(jié)果為0.710 250±0.000 007;實驗室流程本底Rb為2×10-10g，Sr為2×10-10g。Nd同位素質(zhì)量分餾采用146Nd/144Nd值(0.721 9)進行校正;標(biāo)樣JMC的143Nd/144Nd值為0.512 109±0.000 003;實驗室流程本底Sm和Nd均小于50×10-12g。

3 結(jié)果分析

3.1 鋯石特征及U-Pb年齡

定年工作所分選的鋯石大多為透明或淡黃色，呈自形—半自形，粒度在100 μm左右，發(fā)育典型的巖漿振蕩環(huán)帶(圖5)，部分鋯石發(fā)育扇形分帶結(jié)構(gòu)，可能是鋯石結(jié)晶時外部環(huán)境的變化導(dǎo)致各晶面生長速率差異造成的[36-37]。焦沖正長巖鋯石中U含量為(486～2 373)×10-6，Th含量為(334～3 672)×10-6。岳山二長斑巖鋯石中U、Th含量明顯降低，U含量為(86～416)×10-6，Th含量為(68～515)×10-6。焦沖正長巖與岳山二長斑巖鋯石的Th/U值均高于0.1。上述特征表明，焦沖正長巖和岳山二長斑巖中的鋯石為巖漿成因。鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見表1。各分析點均落在年齡諧和曲線(圖6)上，其中焦沖正長巖(樣品ZK0504-3)的206U/238Pb加權(quán)平均年齡為(129.7±0.6)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.88)，岳山二長斑巖(樣品YS-5)的206U/238Pb加權(quán)平均年齡為(132.1±0.8)Ma(MSWD值為2.0)。

圖5 典型鋯石陰極發(fā)光圖像及對應(yīng)年齡Fig.5 CL Images of Typical Zircons and Corresponding Ages

圖6 鋯石U-Pb年齡諧和曲線及年齡分布Fig.6 Concordia Diagrams and Distributions of Zircon U-Pb Ages

3.2 主量元素特征

主量元素分析結(jié)果見表2。黃屯地區(qū)侵入巖的SiO2含量為53.48%～67.77%，平均為61.67%，基本屬于中性巖漿巖。從閃長玢巖(SiO2平均含量為57.06%)、二長斑巖(62.13%)至正長巖(65.08%)，SiO2含量逐漸升高，暗示巖漿演化程度逐漸加強。此外，本區(qū)侵入巖還具有高Al(Al2O3平均含量為16.95%)、富堿(全堿平均含量為10.25%)、低Ti(TiO2平均含量為0.66%)的特征。

在TAS圖解[圖7(a)]中，黃屯地區(qū)侵入巖均落于二長閃長巖-二長巖-正長巖區(qū)域內(nèi)，且位于堿性和亞堿性分界線(Ir分界線)之上的堿性巖石區(qū)域，總體具有向富Si富堿演化的趨勢。在SiO2-K2O圖解[圖7(b)]中，黃屯地區(qū)侵入巖全部落于鉀玄巖系列中。

表1 鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果

表2 主量、微量及稀土元素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Major, Trace and Rare Earth Elements

圖(a)底圖引自文獻[38];圖(b)底圖引自文獻[39]圖7 TAS圖解和SiO2-K2O圖解Fig.7 Diagrams of TAS and SiO2-K2O

在主量元素哈克圖解中，TiO2、P2O5、MgO含量隨SiO2含量的升高明顯降低[圖8(a)、(b)、(f)];CaO含量隨SiO2含量的升高具有降低的趨勢，但離散度較大[圖8(c)];Na2O、K2O含量隨SiO2含量的升高并無明顯變化[圖8(d)、(e)]。TFeO、CaO、MnO含量隨MgO含量的降低總體呈現(xiàn)下降趨勢，并顯示出一定的相關(guān)性[圖8(g)～(i)];K2O含量與MgO含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系[圖8(k)];Na2O含量隨MgO含量的降低無明顯變化趨勢[圖8(j)]。黃屯地區(qū)侵入巖主量元素之間的協(xié)變關(guān)系說明其可能為同源巖漿演化不同階段的產(chǎn)物，且較為連續(xù)的變化趨勢暗示分離結(jié)晶作用控制了巖漿演化過程。

3.3 稀土元素特征

稀土元素分析結(jié)果見表2。黃屯地區(qū)侵入巖的稀土元素總含量由閃長玢巖(平均含量為200.64×10-6)、二長斑巖(269.78×10-6)至正長巖(406.23×10-6)逐漸升高;輕、重稀土元素比值(LREE/HREE值)由閃長玢巖(平均值為7.94)、二長斑巖(14.07)至正長巖(14.89)也逐漸升高，說明巖漿演化程度逐漸加強。

閃長玢巖(La/Sm)N值為2.53～5.52(平均值為3.94),二長斑巖為4.76～5.56(平均值為5.06),正長巖為3.74～10.01(平均值為5.98)。3種巖性的(La/Sm)N值由閃長玢巖、二長斑巖至正長巖略微升高，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式表現(xiàn)為較相似的輕稀土元素富集右傾模式[圖9(a)]。閃長玢巖(Gd/Yb)N值為1.27～1.52(平均值為1.39)，二長斑巖為2.77～2.83(平均值為2.80)，正長巖為1.61～2.56(平均值為1.95)，說明3種巖性的重稀土元素分餾較弱，均表現(xiàn)為較為平直的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化重稀土元素配分模式[圖9(a)]。正長巖的Eu異常(平均值為0.37)相對閃長玢巖(0.84)、二長斑巖(0.68)表現(xiàn)出更加虧損的特點，說明母巖漿向正長質(zhì)巖漿演化的過程中可能發(fā)生了明顯的斜長石分離結(jié)晶作用。

總體而言，黃屯地區(qū)侵入巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式的形態(tài)具有一定相似性，但隨著SiO2含量增加，稀土元素總含量逐漸升高，輕稀土元素分餾略微加強，Eu異常程度顯著增強，暗示區(qū)內(nèi)侵入巖的同源性及巖漿演化過程的連續(xù)性。

3.4 微量元素特征

微量元素分析結(jié)果見表2。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖9(b)]中，黃屯地區(qū)的侵入巖富集Rb、K等大離子親石元素，但Ba、Sr則顯示出不同程度的負(fù)異常特征。閃長玢巖、二長斑巖和正長巖高場強元素出現(xiàn)了一定的分化，Nb、Ta顯示負(fù)異常的特征，但閃長玢巖與二長斑巖相對虧損程度更強;Zr、Hf在閃長玢巖、二長斑巖中顯示輕微正異常，而正長巖中Zr、Hf富集程度增強;Th、U含量隨著SiO2含量的升高明顯增高。

總體上，黃屯地區(qū)侵入巖微量元素表現(xiàn)出較為相似的富集和虧損特點，但隨著SiO2含量的升高，Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf等高場強元素逐漸富集。這可能是同源巖漿向富酸富堿方向演化的結(jié)果，也可能是在巖漿演化過程中存在殼源物質(zhì)的加入，但高度不相容元素K、Ba并沒有隨著巖漿的演化出現(xiàn)明顯富集，一定程度上排除了殼源物質(zhì)混染的可能。

3.5 Sr-Nd同位素特征

Sr-Nd同位素分析結(jié)果見表3。黃屯閃長玢巖初始87Sr/86Sr值為0.707 45～0.707 73，平均為0.707 59;初始143Nd/144Nd值為0.511 86～0.511 96，平均值為0.511 92;εNd(t)為-11.87～-9.85，平均值為-10.69。岳山二長斑巖初始87Sr/86Sr值為0.707 31～0.708 00，平均值為0.707 64;初始143Nd/144Nd值為0.512 01～0.512 04，平均值為0.512 02;εNd(t)為-9.01～-8.40，平均值為-8.70。焦沖正長巖初始87Sr/86Sr值為0.705 06～0.707 33，平均值為0.706 07;初始143Nd/144Nd值為0.512 04～0.512 09，平均值為0.512 07;εNd(t)為-8.37～-7.44，平均值為-7.84。黃屯地區(qū)侵入巖的Sr-Nd同位素組成總體位于揚子板塊巖石圈地幔范圍及附近[圖10(a)]，暗示其形成與富集型揚子板塊巖石圈地幔有著密切聯(lián)系。

黃屯地區(qū)侵入巖Sr同位素組成相對變化較大，考慮可能是由于樣品位于礦區(qū)，受到一定程度的蝕變，巖石顯微照片也顯示出不均勻的碳酸鹽化、絹云母化。εNd(t)隨著SiO2含量的升高而略微增高[圖10(b)]，顯示出隨著巖漿活動的進行，源區(qū)虧損地幔的影響顯著增強。

4 討 論

4.1 巖漿侵入活動時限

前人已對安徽廬江黃屯地區(qū)的侵入巖開展了大量的定年工作[14,40-41]。李玉松等利用LA-ICP-MS測得兩件黃屯閃長玢巖樣品鋯石U-Pb年齡分別為(135.0±1.0)、(134.9±0.5)Ma[40];周濤發(fā)等利用LA-ICP-MS測得黃屯閃長玢巖、岳山二長斑巖、焦沖正長巖的鋯石U-Pb年齡分別為(134.4±2.2)、(132.7±1.5)、(129.6±1.3)Ma[14];薛懷民等利用SHRIMP測得焦沖正長巖鋯石U-Pb年齡為(131.5±1.6)Ma[41]。本次工作獲得岳山二長斑巖鋯石U-Pb年齡為(132.1±0.8)Ma、焦沖正長巖鋯石U-Pb年齡為(129.7±0.6)Ma。結(jié)合年代學(xué)數(shù)據(jù)及侵入體之間的接觸關(guān)系，黃屯地區(qū)巖漿侵入活動時限為：黃屯閃長玢巖最早侵位(135.0～134.4 Ma)，岳山二長斑巖次之(132.7～132.1 Ma)，焦沖正長巖最晚形成(131.5～129.6 Ma)。

表3 Sr-Nd同位素分析結(jié)果Tab.3 Analysis Results of Sr-Nd Isotope

前人對廬樅盆地早白堊世火山-侵入巖開展了大量的定年工作，明確巖漿活動集中于136～127 Ma，具有活動強度大、持續(xù)時間短的特點。盆地內(nèi)火山活動可以劃分為早、晚兩期，早期為龍門院旋回(134.8 Ma)與磚橋旋回(134.1 Ma)，晚期為雙廟旋回(130.5 Ma)與浮山旋回(127.1 Ma)[13]。盆地內(nèi)的巖漿侵入活動始于磚橋旋回末期，閃長質(zhì)巖漿侵入活動稍早(134～132 Ma)，隨后為二長質(zhì)巖漿侵入(133～131 Ma)，最晚的正長質(zhì)巖漿侵入活動(132～127 Ma)則持續(xù)到浮山旋回末期[14,20-21,28,40-43]。年代學(xué)數(shù)據(jù)及野外的侵入接觸關(guān)系均說明，黃屯地區(qū)的侵入巖為磚橋火山旋回末期巖漿活動的產(chǎn)物。

4.2 巖石系列及巖漿源區(qū)

于學(xué)元等最早在1981年已對廬樅盆地高K富堿的火山巖系開展了研究工作，將其劃歸于安粗巖(Latite)系列，并明確其化學(xué)成分與橄欖玄粗巖(Shoshonite)系列極其相似[44]。隨后，吳利仁等對盆地火山巖開展研究,認(rèn)為其屬于橄欖玄粗巖系列[45-46]。伴隨著火山活動，盆地內(nèi)還發(fā)育有大量同期形成的侵入巖，主要包括閃長巖、二長巖及正長巖。薛懷民等開展了盆地內(nèi)火山巖與侵入巖的對比研究工作[47]，認(rèn)為其均屬于橄欖玄粗巖系列，且具有相似的源區(qū)與演化過程[28,42]。橄欖玄粗質(zhì)巖主要由伸展背景下形成的一套玄武質(zhì)至粗面質(zhì)火山巖組合及與其成分相當(dāng)?shù)那秩霂r組成，具有高Al、高氧化、Si近飽和、貧Fe，富集大離子親石元素，貧Nb、Ti等特點[48-49]。

黃屯地區(qū)的侵入巖在地球化學(xué)特征上表現(xiàn)出Si近飽和(SiO2平均含量為61.67%)、富Al(Al2O3平均含量為16.95%)、高堿(全堿平均含量為10.25%)、富K(K2O/Na2O平均值為1.79)、低Ti(TiO2平均含量為0.66%)，富集Rb、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta等高場強元素，上述特征與盆地火山-侵入巖地球化學(xué)特征[19-22,28,41-42,47]相似，且符合橄欖玄粗質(zhì)巖的判別標(biāo)準(zhǔn)[48-49]。在SiO2-K2O圖解[圖7(b)]中，黃屯地區(qū)侵入巖均落于橄欖玄粗巖系列，進一步說明其屬于橄欖玄粗質(zhì)巖石，與盆地同時期的巖漿巖可能屬于同源巖漿不同演化階段的產(chǎn)物。

圖8 哈克圖解Fig.8 Harker Diagrams

橄欖玄粗質(zhì)巖的巖漿源區(qū)最可能為含金云母或鉀鈉透閃石的富集型巖石圈地幔，或成分相當(dāng)?shù)哪贻p下地殼[48-50]。黃屯地區(qū)侵入巖Sr-Nd同位素總體表現(xiàn)為負(fù)的εNd(t)值和略高的初始87Sr/86Sr值，說明其源區(qū)應(yīng)為富集型巖石圈地幔。在εNd(t)-初始87Sr/86Sr圖解[圖10(a)]中，黃屯地區(qū)侵入巖分布范圍與廬樅盆地火山-侵入巖基本一致，均位于揚子板塊巖石圈地幔范圍及附近，且與EMⅠ型富集地幔有一定交集，暗示了黃屯地區(qū)侵入巖可能均起源于揚子板塊富集型巖石圈地幔，且屬于同源巖漿活動不同形式的產(chǎn)物。

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值與原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值均引自文獻[51]；同一圖中相同線條代表不同樣品圖9 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.9 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram

Nd同位素模式年齡代表了巖漿源區(qū)與虧損地幔分離的大致年齡，對于了解大陸地殼演化、判斷巖漿源區(qū)具有重要意義。黃屯地區(qū)侵入巖單階段模式年齡為2.7～1.2 Ga，離散度較大，且fSm/Nd部分大于-0.5，說明樣品的Sm-Nd同位素組成未能完全封閉。巖石兩階段模式年齡集中分布于1.9～1.5 Ga，代表其源區(qū)富集型巖石圈地幔的Nd同位素模式年齡，這與中國東南大陸地殼(包括揚子板塊)最主要的生長時代(2.2～1.8 Ga[52])較為接近，暗示揚子板塊殼幔分異后巖石圈地?？赡芤寻l(fā)生富集作用。

廬樅盆地所處的中國東部在印支期—早燕山期發(fā)生了顯著的巖石圈加厚事件，隨后在晚燕山期中國東部進入太平洋構(gòu)造體制，巖石圈發(fā)生拆沉作用，區(qū)域由擠壓轉(zhuǎn)入伸展的構(gòu)造體制[4,13-14,19-22,41,47,53-55]，上涌的軟流圈加熱揚子板塊富集型巖石圈地幔使其發(fā)生部分熔融，形成橄欖玄粗質(zhì)巖漿。隨著區(qū)域伸展程度逐步增強，巖石圈進一步發(fā)生減薄，軟流圈上升至更淺的位置，可能引發(fā)部分軟流圈的減壓熔融[20-21,47]。隨著時間的推進，原始巖漿中可能逐步混有少量軟流圈組分，導(dǎo)致巖漿巖εNd(t)值隨著SiO2含量的升高而略微增加[圖10(b)]。

圖(a)引自文獻[28]圖10 εNd(t)-初始87Sr/86Sr圖解和SiO2-εNd(t)圖解Fig.10 Diagrams of εNd(t)-initial 87Sr/86Sr and SiO2-εNd(t)

4.3 巖漿演化機制

黃屯地區(qū)侵入巖侵位空間接近、侵位時間連續(xù)且Sr-Nd同位素組成較為一致，暗示其可能來自同源巖漿演化的不同階段。從黃屯閃長玢巖、岳山二長斑巖至焦沖正長巖，巖漿向著富Si富堿的方向演化，分離結(jié)晶作用、同化混染地殼物質(zhì)或是分離結(jié)晶-同化混染作用(AFC)均可以實現(xiàn)上述過程。

黃屯地區(qū)焦沖正長巖相對黃屯閃長玢巖、岳山二長斑巖顯著富集Th、U、Nb、Ta等高場強元素[圖9(b)]，這可能是巖漿演化過程中不相容元素在殘余熔漿中不斷富集的結(jié)果，也可能來源于同化混染地殼物質(zhì)。但高度不相容元素K、Ba并沒有隨著巖漿的演化出現(xiàn)明顯的富集[圖9(b)]，排除了殼源物質(zhì)混染的可能。同時本區(qū)侵入巖的εNd(t)值并沒有隨著SiO2含量的升高而出現(xiàn)明顯的降低[圖10(b)]，初始87Sr/86Sr值隨著巖漿的演化也沒有增加[圖10(a)]，也說明殼源物質(zhì)混染對本區(qū)巖漿演化的影響較小，分離結(jié)晶作用可能主導(dǎo)了黃屯地區(qū)侵入巖漿的演化。

主量元素隨SiO2含量演化特征顯示：TiO2、CaO、P2O5含量由閃長玢巖、二長斑巖至正長巖逐步降低[圖8(a)、(c)、(f)]，說明巖漿演化過程中可能存在磷灰石、斜長石、輝石、角閃石、鈦鐵礦的分離結(jié)晶作用;Na2O、K2O含量隨巖漿演化并無明顯變化，說明堿性長石的分離結(jié)晶作用不明顯[圖8(d)、(e)];由閃長質(zhì)巖漿向二長質(zhì)巖漿演化時,MgO含量發(fā)生了明顯降低[圖8(b)]，說明存在輝石、角閃石的分離結(jié)晶作用，但二長質(zhì)巖漿向正長質(zhì)巖漿演化時MgO含量基本不變，則暗示該階段并不存在鐵鎂質(zhì)礦物的分離結(jié)晶。在哈克圖解中，閃長質(zhì)巖漿向二長質(zhì)巖漿演化時，TFeO、CaO、MnO與MgO含量成明顯的正相關(guān)關(guān)系[圖8(g)～(i)]，但二長質(zhì)巖漿向正長質(zhì)巖漿演化時，TFeO、CaO、MnO含量則基本保持不變，也暗示了輝石、角閃石的分離結(jié)晶作用僅發(fā)生在閃長質(zhì)巖漿向二長質(zhì)巖漿演化階段。閃長玢巖與二長斑巖的全堿與CaO+MgO含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，而二長斑巖與正長巖在CaO+MgO-Na2O+K2O圖解[圖8(l)]中的投點區(qū)域重合，也支持上述觀點。

微量元素在不同礦物中分配系數(shù)存在明顯差異，因此，微量元素的協(xié)變關(guān)系也可以反演巖漿演化過程中的分離結(jié)晶作用。微量元素協(xié)變關(guān)系(圖11)清楚表明：本區(qū)閃長質(zhì)巖漿向二長質(zhì)巖漿演化過程中發(fā)生了以輝石、角閃石為主的分離結(jié)晶作用;而在二長質(zhì)巖漿向正長質(zhì)巖漿的演化過程中，可能主要發(fā)生了斜長石的分離結(jié)晶作用，且不排除少量鉀長石也可能發(fā)生了分離結(jié)晶作用。正長巖的Eu異常相對閃長玢巖、二長斑巖發(fā)生了顯著降低[圖9(a)]，也說明在二長質(zhì)巖漿向正長質(zhì)巖漿的演化過程中發(fā)生了斜長石的分離結(jié)晶作用。

根據(jù)黃屯地區(qū)侵入巖主量、微量元素演化特點，認(rèn)為本區(qū)巖漿演化的機制是礦物的分離結(jié)晶作用。早白堊世伸展構(gòu)造體制下，富集型巖石圈地幔部分熔融所產(chǎn)生的橄欖玄粗質(zhì)巖漿沿深大斷裂上升，并于地殼的多級巖漿房中發(fā)生分離結(jié)晶演化。部分巖漿沿著斷裂噴出地表，形成了橄欖玄粗質(zhì)火山巖;部分巖漿則在火山噴發(fā)的間歇期沿斷裂侵入淺部地殼，形成黃屯地區(qū)的侵入巖。結(jié)合黃屯地區(qū)侵入巖的礦物組成判斷，在地殼多級巖漿房中，從閃長質(zhì)巖漿至二長質(zhì)巖漿演化，角閃石是主要的分離礦物相;從二長質(zhì)巖漿至正長質(zhì)巖漿演化，斜長石是主要的分離礦物相。深部探測項目于廬樅盆地施工的反射地震剖面已清楚識別出切穿黃屯地區(qū)的樅陽—黃屯基底斷裂是深部巖漿活動的重要通道[27]，而中淺部地殼的多個“亮斑”，則可能是多級巖漿房的存在證據(jù)[56]。

5 結(jié) 語

(1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年顯示安徽廬樅盆地黃屯地區(qū)岳山二長斑巖、焦沖正長巖分別形成于(132.1±0.8)、(129.7±0.6)Ma。結(jié)合前人年代學(xué)數(shù)據(jù)及侵入體之間的接觸關(guān)系，黃屯地區(qū)巖漿侵入活動時限為：黃屯閃長玢巖最早侵位(135.0～134.4 Ma)，岳山二長斑巖次之(132.7～132.1 Ma)，焦沖正長巖最晚形成(131.5～129.6 Ma)。

(2)黃屯地區(qū)侵入巖具有Si近飽和、富Al、高堿、富K、低Ti的特征，富集Rb、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta等高場強元素，為典型的橄欖玄粗巖系列。Sr-Nd同位素及微量元素特征顯示，巖漿源區(qū)可能為富集型揚子板塊巖石圈地幔。

圖11 Sr-Ba圖解、Rb-Ba圖解和Rb-Sr圖解Fig.11 Diagrams of Sr-Ba, Rb-Ba and Rb-Sr

(3)主量、微量元素及Sr-Nd同位素特征指示，礦物分離結(jié)晶作用控制了黃屯地區(qū)巖漿演化過程，從閃長質(zhì)巖漿至二長質(zhì)巖漿主要發(fā)生了角閃石的分離結(jié)晶作用，而從二長質(zhì)巖漿至正長質(zhì)巖漿則主要發(fā)生了斜長石的分離結(jié)晶作用。